本公開涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域,特別涉及一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù):
在移動(dòng)天線系統(tǒng)中,基站天線是通信設(shè)備電路信號(hào)與空間輻射電磁波的轉(zhuǎn)化器,因此基站天線是移動(dòng)天線系統(tǒng)的重要組成部分。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,對(duì)基站天線的電性能和機(jī)械性能的要求也越來越高,高頻化、多頻化和小型化成為基站天線的基本發(fā)展趨勢(shì)。如何合理平衡基站天線的性能和價(jià)格,設(shè)計(jì)具有智能波束賦形功能以及系統(tǒng)一體化集成功能的有源天線饋電網(wǎng)絡(luò)是基站天線是技術(shù)演進(jìn)的根本方向。
目前,基站天線饋電網(wǎng)絡(luò)中,通常采用金屬導(dǎo)體棒在金屬導(dǎo)體管中前后運(yùn)動(dòng)來改變傳輸路徑的實(shí)際長(zhǎng)度,以實(shí)現(xiàn)移相的目的,并且基站天線饋電網(wǎng)絡(luò)中采用的功分器通常為一分三功分器,為實(shí)現(xiàn)較大的移相量時(shí),必須外加多級(jí)功分器進(jìn)行功率分配,進(jìn)而需要很大程度的增大移相器的體積,導(dǎo)致饋電網(wǎng)絡(luò)占用面積大,結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜,一致性和可靠性較差,制造成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決相關(guān)技術(shù)中存在的饋電網(wǎng)絡(luò)占用面積大,結(jié)構(gòu)和裝配復(fù)雜,一致性和可靠性較差,制造成本高的技術(shù)問題,本公開提供了一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)。
一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò),其特征在于,包括:
型材腔體;第一一分五功分器,其布置于型材腔體內(nèi)部,第一一分五功分器包括第一板材和第一傳輸線,第一傳輸線布置于第一板材上;第一移相器,其布置于型材腔體內(nèi)部,第一移相器與第一一分五功分器連接,第一移相器包括第一介質(zhì)片、第二介質(zhì)片、第二板材和第二傳輸線,第二傳輸線布置于第二板材上,第一介質(zhì)片和第二介質(zhì)片上下夾住第二板材和第二傳輸線。
整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)由一體化成型制作,方便加工,占用面積小,一致性和可靠性高。
可選的,述第一一分五功分器的長(zhǎng)度為四分之一個(gè)波長(zhǎng),第一傳輸線包括第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用于連接饋電口的輸入端。一分五功分器采用完全并饋的功分的結(jié)構(gòu),在移相器沒有介入的情況下,五個(gè)輸出端固定功分,不需要考慮移相器的滑動(dòng)造成的影響,并且減少分饋線的功分級(jí)數(shù),減小占用面積。
可選的,第一移相器的第二傳輸線包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端。第二傳輸線的第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和第五輸入端分別與一分五功分器中第一傳輸線的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端連接。第一移相器的輸入端與第一一分五功分器的輸出端連接,使功分后的線路實(shí)現(xiàn)移相的目的。
可選的,型材腔體的上下面設(shè)置有通孔,用于焊接電纜和線路板焊盤;側(cè)面設(shè)有過孔,用于同軸電纜介質(zhì)或同軸芯線通過,為后續(xù)的測(cè)試和調(diào)試提供方便。
可選的,移相器中的介質(zhì)厚度可以根據(jù)要求的單位移相量靈活改變,適用范圍較大。
可選的,移相器中的介質(zhì)片的介電常數(shù)小于型材腔體中的等效介電常數(shù),從而避免在工作頻率出現(xiàn)諧振的情況。
可選的,通過增加分饋線可以增加饋電網(wǎng)絡(luò)的輸出端口,并通過改變移相器中介質(zhì)的厚度及分饋線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),改變各輸出端口的移相量,滿足各種情況下的要求。
本公開的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果:
本公開的實(shí)施例提供的一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)采用一分五功分器的結(jié)構(gòu)。該一分五功分器采用完全并饋的功分的結(jié)構(gòu),在移相器沒有介入的情況下,五個(gè)輸出端固定功分,不需要考慮移相器的滑動(dòng)造成的影響,分饋線不需要再考慮功分或者減少分饋線的功分級(jí)數(shù),直接接入移相單元即可,因此占用面積小,結(jié)構(gòu)和裝配簡(jiǎn)單,并且一致性和可靠性高,能偶靈活應(yīng)用于各種單頻或多頻的通信系統(tǒng)中。
應(yīng)當(dāng)理解的是,以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的,并不能限制本公開。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分,示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例,并于說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的立體結(jié)構(gòu)圖;
圖2是圖1對(duì)應(yīng)實(shí)施例中一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的俯視圖;
圖3是圖1對(duì)應(yīng)實(shí)施例中一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的側(cè)視截面圖;
圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的六端口饋電線路圖;
圖5是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的八端口饋電線路圖;
圖6是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的十端口饋電線路圖;
圖7是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)的十端口饋電線路圖。
附圖標(biāo)記說明如下:a1、型材腔體;c1、第一板材;t1、第一傳輸線;c2、第二板材;t2、第二傳輸線;b1、第一介質(zhì)片;b2、第二介質(zhì)片;s1、導(dǎo)軌槽;a2、固定卡槽;a3、通孔;a4、電勢(shì)平衡部;a6、過孔;a8、間隙;a5、型材腔體a1的上表面;a7、型材腔體a1的下表面;c3、第三板材;t3、第三傳輸線;c4、第四板材;t4、第四傳輸線;b3、第三介質(zhì)片;b4、第四介質(zhì)片。
具體實(shí)施方式
這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例執(zhí)行說明,其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí),除非另有表示,不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。
請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3,本發(fā)明提供了一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò),包括:型材腔體a1、第一一分五功分器和第一移相器。
整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)布置于型材腔體a1內(nèi)部。
第一一分五功分器布置于型材腔體a1內(nèi)部,第一一分五功分器包括第一板材c1和第一傳輸線t1,第一傳輸線t1布置于第一板材c1上,第一板材c1雙面覆銅,雙面的銅線通過覆銅的過孔相連。
第一移相器布置于型材腔體內(nèi)部,第一移相器與第一一分五功分器連接,第一移相器包括第一介質(zhì)片b1、第二介質(zhì)片b2、第二板材c2和第二傳輸線t2,第二傳輸線t2布置于第二板材c2上,第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2上下夾住第二板材c2和第二傳輸線t2。
可選的,型材腔體a1為是長(zhǎng)方體形,呈字型或者“田”字型。型材腔體a1的上表面a5和下表面a5均開設(shè)有通孔a3,一個(gè)側(cè)面開設(shè)有過孔a6。通孔a3用于焊接電纜和線路板焊盤,過孔a6用于同軸電纜介質(zhì)或同軸芯線通過,為后續(xù)的測(cè)試和調(diào)試提供了方便。
可選的,型材腔體a1設(shè)有電勢(shì)平衡部a4,電勢(shì)平衡部a4為型材腔體一個(gè)側(cè)面的中間位置延伸出來,用于為饋線座接地,而平衡型材腔體a1內(nèi)部的低電平,防止型材腔體a1內(nèi)部地電平的波動(dòng)而影響性能。
可選的,型材腔體a1的外側(cè)壁與型材腔體a1的饋線座之間留有間隙a8,間隙a8中防止有PET(Polyethylene Terephthalate,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)墊片,避免出現(xiàn)三階交調(diào)的問題。
可選的,第一一分五功分器的結(jié)構(gòu)是完全并饋的功分結(jié)構(gòu),第一一分五功分器的長(zhǎng)度為工作頻率下的四分之一個(gè)波長(zhǎng),第一傳輸線t1包括第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用于連接饋電口的輸入端。在移相器沒有介入的情況下,這五個(gè)輸出端固定功分,不需要考慮移相器的滑動(dòng)造成的影響,分饋線不需要再考慮功分或者減少分饋線的功分級(jí)數(shù),直接接入移相單元即可。
進(jìn)一步的,第一移相器的第二傳輸線t2包括五個(gè)輸入端口和五個(gè)輸出端口,分別為:第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端。第二傳輸線t2的第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和第五輸入端分別與一分五功分器中第一傳輸線t1的第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端和第五輸出端連接。
可選的,第二板材c2設(shè)置有導(dǎo)軌槽,通過導(dǎo)軌槽s1,第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2上下對(duì)稱扣住而連接在一起,并能沿著導(dǎo)軌槽s1的方向來回移動(dòng),從而達(dá)到移相的目的。
可選的,第一板材c1和第二板材c2設(shè)置有固定卡槽a2,固定卡槽a2是型材腔體a1內(nèi)陷形成的,用于第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2滑動(dòng)后進(jìn)行固定。
第一移相器中改變第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2的厚度可以改變第一移相器的單位移相量。從而在制作時(shí),根據(jù)單位移相量的大小,選擇特定的第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2的厚度。因而可以根據(jù)要求的單位移相量靈活改變,使該結(jié)構(gòu)的適用范圍較大。
在整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)中,需進(jìn)行阻抗的匹配,減小因信號(hào)的反射等信號(hào)完整性問題而影響性能。因此,第一移相器中也需進(jìn)行阻抗匹配。實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的方式有多種,可以是在第一移相器中的第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2開設(shè)窗口,第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2各自的窗口上下對(duì)稱,窗口的長(zhǎng)度為自身相對(duì)介電常數(shù)的四分之一波長(zhǎng);還可以是在第一移相器中的第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2較長(zhǎng)部分的兩端均設(shè)置薄片部分,第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2各自的薄片部分上下對(duì)稱,薄片部分的長(zhǎng)度為相對(duì)自身相對(duì)介電常數(shù)的四分之一波長(zhǎng)。
可選的,在保證匹配的基礎(chǔ)上,第一板材c1、第二板材c2和第一介質(zhì)片b1、第二介質(zhì)片b2的寬帶可以是一樣的,也可以是不一樣;結(jié)構(gòu)類型可以是直線的,也可以是曲線的。
可選的,移相器中第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2的介電常數(shù)相同,并小于型材腔體a1的等效相對(duì)介電常數(shù)。
型材腔體a1的諧振頻率可以由以下公式計(jì)算:
其中m,n,p為自然數(shù),分別表示場(chǎng)沿X,Y,Z方向變化的半個(gè)駐波數(shù)的個(gè)數(shù);a為腔體的寬度,b為腔體的高度,l為腔體的長(zhǎng)度。
從而可以得知第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2的介電常數(shù)與型材腔體a1的等效相對(duì)介電常數(shù)的關(guān)系:
第一介質(zhì)片b1和第二介質(zhì)片b2的介電常數(shù)小于型材腔體a1的等效相對(duì)介電常數(shù),從而可以避免在工作頻率出現(xiàn)諧振的現(xiàn)象。
可選的,圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)中的六端口饋電線路。通過第一介質(zhì)片b1與第二介質(zhì)片b2的滑動(dòng),移相線路6d1、移相線路6d2和移相線路6d3部分覆蓋介質(zhì)的長(zhǎng)度和沒有覆蓋介質(zhì)的部分線性變化,改變相位,實(shí)現(xiàn)移相功能。具體實(shí)現(xiàn)過程是:當(dāng)介質(zhì)同等厚度時(shí),信號(hào)從輸入端口6P10進(jìn)入,經(jīng)過主功分線路t1分成五路:6e1、6e2、6e3、6e4、6e5。信號(hào)輸入線路6e5直接輸出信號(hào),不經(jīng)過移相線路,沒有產(chǎn)生相位差;信號(hào)輸入線路6e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路6d1與移相線路6d2,從輸出端口6P11輸出,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路6e2經(jīng)過對(duì)稱的串聯(lián)的移相線路6d11與移相線路6d22,從輸出端口6P15輸出,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路6e3經(jīng)過移相線路6d3,從輸出端口6P12輸出,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路6e4經(jīng)過的對(duì)稱的移相線路6d33,從輸出端口6P14輸出,產(chǎn)生的相位差;因此輸出端口6P11、6P12、6P13、6P14、6P15依次產(chǎn)生0、的相位差。
圖4中移相線路6d3與移相線路6d33部分覆蓋介質(zhì)的厚度可以調(diào)節(jié),通過合理調(diào)整第一介質(zhì)片b1與第二介質(zhì)片b2的厚度,可以實(shí)現(xiàn)輸出端口6P11、6P12、6P13、6P14和6P15依次產(chǎn)生0,(n>2)的相位差。使用本實(shí)施例的一體化多端口饋電網(wǎng)絡(luò)時(shí),將各個(gè)輸出端口連接輻射單元,組成天線陣列,實(shí)現(xiàn)波束覆蓋,通過傳動(dòng)裝置移動(dòng)第一介質(zhì)片b1與第二介質(zhì)片b2時(shí),就能實(shí)現(xiàn)基站天線的波束下傾。
可選的,饋電網(wǎng)絡(luò)中包括分饋線,分饋線包括一分二或一分多功分結(jié)構(gòu)。
一分二功分結(jié)構(gòu)包括第一輸入端、第一輸出端和第二輸出端,第一輸入端與第二傳輸線t2連接。
一分多功分結(jié)構(gòu)包括第一輸入端和多個(gè)輸出端,第一輸入端與第二傳輸線t2連接。
通過采用若干個(gè)多級(jí)功分結(jié)構(gòu),可以構(gòu)成更多輸出端口的饋電網(wǎng)絡(luò)。
圖5是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)中的八端口饋電線路。該八端口饋電線路的輸入端口為8P10,輸出端口是8P11、8P12、8P13、8P14、8P15、8P16和8P17。具體實(shí)現(xiàn)過程是:當(dāng)介質(zhì)同等厚度時(shí),信號(hào)從輸入端口8P10進(jìn)入,經(jīng)過主功分線路t1分成五路:8e1、8e2、8e3、8e4、8e5。線路8e5直接輸出信號(hào),不經(jīng)過移相線路,沒有產(chǎn)生相位差;信號(hào)輸入線路8e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路8d2、移相線路8d3與移相線路8d4,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路8e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路8d2與移相線路8d3產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路8e3經(jīng)過移相線路8d1,產(chǎn)生的相位差;同理信號(hào)輸入線路8e2經(jīng)過串聯(lián)的移相線路8d22、移相線路8d33與移相線路8d44,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路8e2經(jīng)過串聯(lián)的移相線路8d22與移相線路8d33產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路8e4經(jīng)過移相線路8d11,產(chǎn)生的相位差;因此輸出端口8P11、8P12、8P13、8P14、8P15、8P16、8P17依次產(chǎn)生0、的相位差。
圖6是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種一體化多端口基站天線移相器饋電網(wǎng)絡(luò)中的十端口饋電線路。該十端口饋電線路與圖5中八端口饋電線路的原理基本一致,只有線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一致。該十端口饋電線路的輸入端口為10P10,輸出端口是10P11、10P12、10P13、10P14、10P15、10P16、10P17、10P18和10P19。具體實(shí)現(xiàn)過程是:當(dāng)介質(zhì)同等厚度時(shí),信號(hào)從輸入端口10P10進(jìn)入,經(jīng)過主功分線路t1分成五路,線路10e5直接輸出信號(hào),不經(jīng)過移相線路,沒有產(chǎn)生相位差;信號(hào)輸入線路10e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路10d2,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路10e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路10d2與移相線路10d3產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路10e3經(jīng)過移相線路10d1、移相線路10d4和移相線路10d5,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路10e3經(jīng)過移相線路10d1、移相線路10d4、移相線路10d5和移相線路10d6,產(chǎn)生的相位差。同理:信號(hào)輸入線路10e2經(jīng)過串聯(lián)的移相線路10d22,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路10e2經(jīng)過串聯(lián)的移相線路10d22與移相線路10d33產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路10e4經(jīng)過移相線路10d11、移相線路10d44和移相線路10d55,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路10e4經(jīng)過移相線路10d11、移相線路10d44、移相線路10d55和移相線路10d66,產(chǎn)生的相位差;因此輸出端口10P11、10P12、10P13、10P14、10P15、10P16、10P17、10P18、10P19依次產(chǎn)生0,的相位差。
圖6中移相線路10d1與移相線路10d11部分覆蓋介質(zhì)的厚度可以調(diào)節(jié),拓?fù)湫问揭部梢愿淖?。圖7是在圖6的基礎(chǔ)上通過進(jìn)行改進(jìn)的的饋電線路。具體的實(shí)施過程是:當(dāng)介質(zhì)不同等厚度時(shí),移相線路9d1與移相線路9d11覆蓋的介質(zhì)厚度比移相線路9d2、移相線路9d22、移相線路9d3、移相線路9d33、移相線路9d4與移相線路9d44所覆蓋的介質(zhì)厚度薄,覆蓋的介質(zhì)厚度較厚時(shí)移動(dòng)一個(gè)單位距離實(shí)現(xiàn)的移相量是是覆蓋的介質(zhì)厚度較厚時(shí)的兩倍。信號(hào)從輸入端口9P90進(jìn)入,經(jīng)過主功分線路t1分成五路:9e1、9e2、9e3、9e4和9e5。線路9e5直接輸出信號(hào),不經(jīng)過移相線路,沒有產(chǎn)生相位差;信號(hào)輸入線路9e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路9d2,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路9e1經(jīng)過串聯(lián)的移相線路9d2與移相線路9d3產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路9e3經(jīng)過移相線路9d1,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路9e3經(jīng)過移相線路9d1,移相線路9d4,產(chǎn)生的相位差;同理:信號(hào)輸入線路9e2經(jīng)過串聯(lián)的移相線路9d22,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路9e2經(jīng)過串聯(lián)的移相線路9d22與移相線路9d33產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路9e4經(jīng)過移相線路9d11,產(chǎn)生的相位差;信號(hào)輸入線路9e4經(jīng)過移相線路9d11,移相線路9d44,產(chǎn)生的相位差;因此輸出端口9P11、9P12、9P13、9P14、9P15、9P16、9P17,9P18、9P19依次產(chǎn)生0、的相位差。
可選的,整個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)中還包括第二一分五功分器和第二移相器。第二一分五功分器、第二移相器和第一一分五功分器、第一移相器關(guān)于型材腔體的中間平面鏡像對(duì)稱。
類似于第一一分五功分器和第一移相器,第二一分五功分器包括第三板材c3和第三傳輸線t3,第三傳輸線t3布置于第三板材c3上,第三傳輸線t3包括五個(gè)輸出端和一個(gè)輸入端,即第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端、第四輸出端、第五輸出端和用于連接饋電口的輸入端。第二移相器包括第三介質(zhì)片b3、第四介質(zhì)片b4、第四板材c4和第四傳輸線t4,第四傳輸線t4布置于第四板材c4上,第三介質(zhì)片b3和第四介質(zhì)片b4上下夾住第四板材c4和第四傳輸線t4,第四傳輸線t4包括五個(gè)輸入端和五個(gè)輸出端,即第一輸入端、第二輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第四輸出端和第五輸出端。
應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu),并且可以在不脫離其范圍執(zhí)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。